连续波HF/DF化学激光器光谱时间空间分布测量及应用分析

论文摘要

化学激光器光谱组成、分布和变化是化学激光器内在工作状态外在表现。由于国内DF激光器光谱相关测量研究较少,一直缺少对DF激光器常态化测量光谱数据。实现DF激光器光谱系统测量对DF激光器实际应用和研究有重要实践意义。基于DF激光器输出光谱特性对部分红外光谱进行了分析,并给出了典型光谱仪器产品。通过对比分析,选择了现阶段适合本文DF激光器光谱测量的光谱仪器Tensor37和MR-170光谱仪。采用一点定标方式对Tensor37和MR-170光谱仪进行了定标。通过实际光谱测量对Tensor37和MR-170光谱仪时间分辨率和波长分辨率进行了确认,对光谱测量一致性进行了对比。结果显示:Tensor37和MR-170光谱仪归一化响应系数和光谱测量一致性满足本文DF激光器光谱测量要求。分析了DF激光器5s、10s和30s出光情况下光谱变化。可得DF激光器在正常工作情况下:长时间光谱谱线成分不变、谱线竞争主要处于各自谱带内、谱线之间级联增加了谱线相对强度起伏,未见谱带间明显变化趋势。采用Tensor37光谱仪分两次测量了稳定腔HF激光器光斑上下游光谱。稳定腔HF激光器光斑上下游光谱成分一致,谱线间相对强度未见差异。使用Tensor37和MR-170光谱仪同时测量了非稳腔DF激光器光斑上下游光谱。非稳腔DF激光器光斑上下游主要谱线成分未见差异,但光斑上游谱带相对强度最大值谱线量子数趋向于谱带低转动量子数方向,通过电激励DF激光器调整光轴光谱测量法进行了验证。DF激光器P支光谱增益分析显示DF激光器谱带内增益最大谱线量子数J m和短波方向截止波长量子数J 0与光腔温度T和相对粒子数N x存在对应范围。根据实测DF激光器光谱谱带内相对强度最大值谱线量子数与J m对应;谱带短波方向最小增益谱线量子数J L增益大于零;假定谱带内量子数J L? 1谱线增益小于零;同一帧光谱不同谱带温度范围相同等条件,对一次DF激光器30s出光光谱和光斑上下游光谱所表征光腔温度和相对粒子数范围进行了估算,估算结果变化趋势与DF激光器光谱分析结果一致。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.1.1 化学激光器简介
• 1.1.2 HF/DF 化学激光器光谱测量需求
• 1.2 HF/DF 化学激光器光谱测量研究现状
• 1.3 本文主要研究内容及结构安排
• 第二章 DF 激光器光谱测量对象与仪器选择
• 2.1 DF 激光器输出光谱特性
• 2.2 DF 激光器光谱测量可选仪器仪简介
• 2.2.1 分光型光谱仪
• 2.2.2 干涉型光谱仪
• 2.3 光谱测量仪器选择
• 2.4 本章小结
• 第三章 光谱仪定标及比较
• 3.1 光谱仪定标
• 3.1.1 定标原理
• 3.1.2 定标黑体
• 3.1.3 定标结果
• 3.2 Tensor37 和MR-170 光谱仪时间分辨率和波长分辨率确认
• 3.2.1 Tensor37 和MR-170 光谱仪时间分辨率确认
• 3.2.2 Tensor37 和MR-170 光谱仪波长分辨率确认
• 3.3 Tensor37 和MR-170 光谱仪光谱测量一致性
• 3.4 本章小结
• 第四章 DF 激光器光谱随时间变化
• 4.1 DF 激光器长时间光谱测量简介
• 4.2 DF 激光器光谱变化
• 4.2.1 DF 激光器 5s 光谱变化
• 4.2.2 DF 激光器 10s 光谱变化
• 4.2.3 DF 激光器 30s 光谱变化
• 4.3 本章小结
• 第五章 化学激光器光斑上下游光谱成分差异测量
• 5.1 化学激光器光斑上下游光谱成分差异分析
• 5.1.1 稳定腔化学激光器光斑上下游光谱成分差异分析
• 5.1.2 非稳腔化学激光器光斑上下游光谱成分差异分析
• 5.2 稳定腔HF 激光器光斑上下游光谱测量
• 5.3 非稳腔DF 激光器光斑上下游光谱测量
• 5.4 电激励连续波DF 激光器调整光轴光谱测量
• 5.4.1 电激励连续波DF 激光器简介
• 5.4.2 平凹腔光轴扫描原理
• 5.4.3 电激励DF 激光器光谱测量
• 5.5 本章小结
• 第六章 DF 激光器光腔温度与相对粒子数范围估算
• 6.1 DF 化学激光器谱线增益
• 6.1.1 谱线增益公式
• 6.1.2 谱线增益分析
• 6.2 一次30s 出光和光斑上下游光谱温度和相对粒子数范围估算
• 6.2.1 温度和相对粒子数估算条件
• 6.2.2 谱线增益计算程序验证
• 6.2.3 温度和相对粒子数估算过程
• 6.2.4 DF 激光器30s 出光光谱温度和相对粒子数范围估算
• 6.2.5 DF 激光器光斑上下游光谱温度和相对粒子数范围估算
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果
• 附件